3/2013

Sydänsolut sykkivät dataa fyysikolle

Räsänen ja Aalto-Setälä

TTY ja Tampereen yliopisto tiivistävät yhteistyötään biolääketieteellisen
teknologian yksikössä BioMediTechissä. Yliopistojen kesken syntyy myös
vapaaehtoista tutkimusta, kuten kävi Katriina Aalto-Setälälle ja Esa Räsäselle.

Tutkija-kardiologi Katriina Aalto-Setälä ja fyysikko Esa Räsänen tutustuivat toisiinsa sattumalta ja saivat idean selvittää sydänterveyttä uudesta näkökulmasta.

Tutkijat tapasivat viime joulukuussa yleisöluennolla, jossa esiteltiin vuoden 2012 nobelistit. Kumpikin oli lupautunut esittelemään oman tieteenalansa palkitut.

Tampereen yliopiston Biolääketieteellisen teknologian yksikön sydänryhmän johtaja Katriina Aalto-Setälä kertoi lääketieteen nobelisti Shinya Yamanakasta ja hänen kehittämästään iPS-tekniikasta (induced pluripotent stem cells). Yamanakan suuren kohun aiheuttaneessa menetelmässä jo erilaistuneita soluja, esimerkiksi ihosoluja, ohjelmoidaan takaisin kantasoluiksi. Sen jälkeen niistä voidaan kasvattaa mitä tahansa soluja, esimerkiksi sydän- ja hermosoluja.

Katriina Aalto-Setälälle aihe oli mieluinen. Hän oli työskennellyt Yamanakan kanssa sanfranciscolaisessa tutkimusinstituutissa heti sen jälkeen, kun tämä oli julkistanut Nobeliin johtaneen tutkimuksensa tulokset. Hän opetteli soveltamaan Yamanakan tekniikkaa sydänsolujen tuottamiseen ja toi osaamisen mukanaan Tampereelle.

– Olin matkustanut Yhdysvaltoihin hakemaan uusia ajatuksia, ja yhtäkkiä ulottuvillani olikin mullistava keksintö, Aalto-Setälä muistelee.

KUKA: Esa Räsänen

  • Syntynyt Pukkilassa.
  • 2001 fysiikan maisteri Helsingin yliopistosta, 2004 tohtori Teknillisestä korkeakoulusta, kolme vuotta Berliinissä ja lyhyempiä aikoja Linzissä ja Harvardissa, 2008 akatemiatutkijaksi Jyväskylän yliopistoon.
  • Johtaa kvanttikontrollin ja -dynamiikan tutkimusryhmää TTY:n fysiikan laitoksella.
  • Valittiin syksyllä 2012 TTY:n tenure track -menettelyyn (Associate Professor -nimikkeelle), jolla edetään kolmen vaiheen kautta oman tieteenalan professoriksi.
  • Harrastukset: "Kaikenlainen ruumiinkuritus, musisointi, opiskelu ja ihmettely".

Uutta käyttöä aikasarja-analyysille

Joulukuisella Nobel-luennolla Aalto-Setälä kertoi yleisölle myös omasta tutkimuksestaan sydänsolujen ohjelmoimisesta. Esa Räsänen valpastui heti.

– Olen laskennallisiin menetelmiin erikoistunut teoreettinen fyysikko, eikä varsinainen tutkimukseni liity mitenkään lääketieteeseen, biologiaan tai edes biofysiikkaan. Ajatellessani kasvatusalustalla sykkiviä sydänsoluja tuli mieleeni, voisiko niihin soveltaa aikasarja-analyysia, hän kertoo.

Esa Räsänen tutustui pari vuotta sitten aikasarja-analyysiin tutkijavaihdossa Harvardissa Yhdysvalloissa ja on tutkinut TTY:llä sen avulla musiikkia.

– Musiikin aikasarja-analyysissa keskeistä on tunnistaa fraktaalisuutta, jolla tarkoitetaan määrätynlaista, säännönmukaista vaihtelua rytmin rakenteessa. Ilmiö on skaalautuva, eli se näyttäytyy samankaltaisena eri mittakaavoissa.

– Myös ihmisen pulssissa on havaittavissa tällaista fraktaalista vaihtelua. Vaihtelu eli pieni epärytmisyys ei siis ole sattumanvaraista kohinaa, vaikka arkijärjellä niin voisi kuvitella, hän selvittää.

KUKA: Katriina Aalto-Setälä

  • Syntynyt Kuopiossa,
  • 1986 lääketieteen lisensiaatti, 1989 lääketieteen tohtori, 1995 dosentti, 1999 sisätautien erikoislääkäri, 2002 kardiologian erikoislääkäri,
    jatkotutkija 1990–1993 Rockefeller yliopisto, 1993–1994 St. Jude Children Hospital, vieraileva professori 2007–2008 Gladstone Institute.
  • Työskentelee tällä hetkellä ryhmänjohtajana Tampereen yliopiston ja TTY:n yhteisessä biolääketieteellisen teknologian yksikössä BioMediTechissä sekä kardiologina TAYSin Sydänkeskuksessa.

EKG-käyrää analysoidaan TTY:llä

Valmistaessaan sydänsoluja Aalto-Setälä ottaa ensiksi pienen koepalan henkilöstä, yleensä hänen alaselästään. Tämän jälkeen hän käsittelee ihosolut kantasoluille tärkeillä tekijöillä. Solut saavat kasvaa viljelmässä muutaman viikon. Tänä aikana ne muuttuvat erittäin monikykyisiksi kantasoluiksi, jotka voidaan erilaistaa sydänsoluiksi.

Valmiit sydänsolut sykkivät soluviljelmässä elektrodien päällä, jotka keräävät niistä EKG-dataa. Tätä tietoa Esa Räsänen analysoi tutkimusryhmänsä kanssa.

Aalto-Setälä kertoo, että Yamanakan menetelmä on helpottanut merkittävästi kantasolututkimusta, jota tehtiin aikaisemmin hedelmöityshoidoissa yli jääneistä alkion kantasoluista. Tuolloin ongelmana olivat solujen vaihteleva laatu ja menetelmään liittyvät eettiset kysymykset.

– Merkittävin parannus on kuitenkin se, että tutkijoiden käytössä on nyt potilaan omia soluja, joissa on kantajansa mahdollinen geenivirhe, hän painottaa.

Haussa suoria potilashyötyjä

Aalto-Setälä ja Räsänen tekevät yhteistyötä silkasta yhteisestä kiinnostuksesta oman tutkimustyönsä ohessa. Alussa vielä ollaan, mutta suunnitelmissa on mallintaa sekä terveiden että sairaiden sydänlihassolujen toimintaa sekä selvittää, miltä jokin sairauden aiheuttama poikkeama näyttää solutasolla.

Räsäsen mukaan aiempi tutkimus antaa viitteitä siitä, että sykkeen fraktaalinen rakenne sisältää tärkeää tietoa sydämen terveydentilasta.

– On havaittu, että tietyissä sydänsairauksissa fraktaalisuus katoaa. Näin käy myös ihmisen vanhetessa, hän kertoo.

Tutkijan työnsä lisäksi Tampereen yliopistollisen sairaalan Sydänkeskuksessa lääkärinä työskentelevä Aalto-Setälä odottaa yhteistyöltä suoria potilashyötyjä.

– Nykylääketieteellä ei ole vielä paljon annettavaa sydänsairauksiin. Sydän on monimutkainen elin, ja sen sairaudet, esimerkiksi sydänlihasrappeuma, syntyvät lukuisista eri geenivirheistä. On kiinnostavaa nähdä, löydämmekö yhdessä sairastuvuutta tai äkkikuolemaa ennustavaa tietoa, hän sanoo.

– Fraktaalisuutta ei ole juurikaan sovellettu lääketieteessä. Mahdollisuus viedä se sydänterveyden tutkimiseen miellyttää minua suuresti, Räsänen lisää.

 

Teksti: Päivi Eskelinen
Kuva: Petri Laitinen

 


Kerro kaverille
Lahjomaton laastari kerää EKG-impulsseja
Lahjomaton laastari kerää EKG-impulsseja
3/2013
Lahjomaton laastari kerää EKG-impulsseja
Ajatus vain, ja proteesikäsi liikkuu
Ajatus vain, ja proteesikäsi liikkuu
3/2013
Ajatus vain, ja proteesikäsi liikkuu
Kommunikaatio pelaa, kilot tippuvat
Kommunikaatio pelaa, kilot tippuvat
3/2013
Kommunikaatio pelaa, kilot tippuvat
Solun sormenjälki on tutkijan johtolanka
Solun sormenjälki on tutkijan johtolanka
3/2013
Solun sormenjälki on tutkijan johtolanka
BioMediTech on intohimoinen järkiliitto
BioMediTech on intohimoinen järkiliitto
3/2013
BioMediTech on intohimoinen järkiliitto
Osaamisprofiili vahvistuu Clinical Engineer -koulutuksella
Osaamisprofiili vahvistuu Clinical Engineer -koulutuksella
3/2013
Osaamisprofiili vahvistuu Clinical Engineer -koulutuksella
Tampereella kehitetään keinotekoista hajuaistia
Tampereella kehitetään keinotekoista hajuaistia
3/2013
Tampereella kehitetään keinotekoista hajuaistia
 
3/2013
 
3/2013
Liikkujan unelmasyksy
Liikkujan unelmasyksy
3/2013
Liikkujan unelmasyksy
TTY Forum 2013
TTY Forum 2013
3/2013
TTY Forum 2013
 
3/2013

Tampereen teknillinen yliopisto on teknologisen kehityksen tiennäyttäjä sekä tutkimusmaailman ja elinkeinoelämän yhteistyökumppani. Yliopistosta valmistuu haluttuja osaajia yhteiskunnan eri aloille.

Käyntiosoite:
Korkeakoulunkatu 10,
33720 Tampere

Postiosoite:
PL 527, 33101 Tampere

Puhelinvaihde:
03 311 511
ma–pe kello 8–16.15
kesällä ma–pe 8–15.45

Virallinen sähköpostiosoite:
tty.asiointi@tut.fi